CH414199A

CH414199A - Elektro-optische Einrichtung

Info

Publication number: CH414199A
Application number: CH918664A
Authority: CH
Inventors: Seiler Norbert
Original assignee: Heberlein & Co Ag
Priority date: 1964-07-13
Filing date: 1964-07-13
Publication date: 1966-05-31

Description

Elektro-optische Einrichtung
Es sind elektro-optische Einrichtungen zur Prüfung der Gleichmässigkeit der Querschnittsform von fadenförmigen Gebilden z. B. Textilgarnen bekannt, gemäss welchen das Garn im Prinzip zwischen einem lichtelektrischen Empfänger (Photozelle, Photoelement) und einem Lichtsender, beispielsweise einer Lampe mit Sammellinse, hindurchgeführt wird. In dem von der Sammellinse ausgehenden Lichtstrahlenbündel wird ein Teil des Lichtes durch den dazwischenliegenden Faden abgedeckt, so dass der Querschnitt des Fadens als Schatten vom Lichtempfänger registriert wird. Querschnittsänderungen des Fadens verändern somit die vom Lichtempfänger aufgenommene Lichtmenge und werden von diesem als Spannungsänderung wiedergegeben.

Mit dieser einfachen Einrichtung werden aber Querschnittsfehler nur dann erfasst, wenn sie quer zur Strahlenrichtung stehen, weshalb man zum Bau von Einrichtungen übergegangen ist, bei welchen der Lichtstrahl umgelenkt und mehrmals kreuzweise auf den Prüfling gerichtet wurde. Solche Einrichtungen haben aber den Nachteil, dass der optische Aufwand und die Abmessungen des Gerätes viel zu gross werden.

Ausserdem ist das Zentrieren der Lichtquelle und das Ausrichten der Linsen, Spiegel und des Prüflings praktisch nur annähernd erreichbar, was zu Messfehlern führt und ferner entsteht durch die konzentrierte Abbildung des Prüflings auf dem Lichtempfänger eine oft unerwünschte örtliche Empfindlichkeit gegen Verschmutzung.

Die Erfindung bezweckt nun, die geschilderten Mängel der bekannten elektro-optischen Einrichtungen zu beseitigen. Sie betrifft eine elekto-optische Einrichtung zur Prüfung der Gleichmässigkeit der Querschnittsform von faden-, draht-, stab- oder rohrförmigen Gebilden, bei welchen der Prüfling durch einen zwischen mindestens einem Lichtsender und mindestens einem Lichtempfänger befindlichen Messraum hindurchgeführt wird.

Das erfindungsgemässe Kennzeichen dieser Einrichtung besteht darin, dass der Lichtsender aus einem von einer Lichtquelle bestrahlten lichtleitenden Körper aus durchsichtigem Material besteht, der eine Selektion der einfallenden Lichtstrahlen durch Brechung, eine Umlenkung derselben mittels totalreflektierender bzw. verspiegelter Flächen und eine Selektion der austretenden Strahlen mittels Brechung bewirkt, so dass der Messraum von mindestens zwei konzentrisch verlaufenden Bändern annähernd paralleler Lichtstrahlen ausgeleuchtet wird.

Der Hauptvorteil bei der Verwendung solcher Lichtstrahlenbänder liegt darin, dass keine Messfehler auftreten, auch wenn der Prüfling nicht genau im Messraumzentrum liegt.

Nachstehend werden verschiedene beispielsweise Ausführungsformen des Erfiadungsgegenstandes anhand der Zeichnung erläutert:
Die Fig. 1-5 stellen verschiedene prinzipielle Einrichtungen schematisch dar.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine spezielle konstruktive Ausgestaltung in der Ansicht und im Seitenriss.

Bei den Einrichtungen gemäss den Fig. 1-3 werden die von der Lichtquelle 1 ausgesandten Strahlen mittels der lichtleitenden Körper 3 auf den Messraum 2 gerichtet, durch welchen das zu prüfende Gebilde 4 hindurchgeführt wird. Auf dem flächenhaften licht-elektrischen Empfänger 5 werden die Schattenrisse des Messobjektes abgebildet. Die Abmessungen der Lichtquelle 1 und des Messraumes 2 sind ungefähr gleich und ihre Längsachsen verlaufen senkrecht zur Zeichnungsebene. Der lichtleitende Körper 3 weist zwischen Lichtquelle 1 und Mess Aluminiumpulver). Dies hat zur Folge, dass das auf diese Flächen auftreffende Licht gleichmässig nach allen Richtungen reflektiert wird und somit die Lichtaustrittsfläche c gleichmässig von allen Seiten beleuchtet wird.

Dies bewirkt wieder, dass die Fläche c von jedem Punkt aus kegelförmig Licht ausstrahlt (innerhalb des Grenzwinkels a) und somit der Messraum 2 durch eine Vielzahl konzentrisch verlaufender Bänder 12 annähernd paralleler Lichtstrahlen ausgeleuchtet wird. Der lichtleitende Körper 8 leitet das Licht auf den flächenhaften lichtelektrischen Empfänger 5.

Bei den Ausführungsformen gemäss den Fig. 3 bis 5 weisen die lichtleitenden Körper 3 bzw. 8 eine annähernde Idealform auf, welche für alle umgelenkten Strahlen annähernd gleich lange Wege bewirkt. Daneben sind aber Körper, bei welchen die totalreflektierenden bzw. verspiegelten Flächen kreisförmig oder elliptisch gewölbt sind, verwendbar. Die lichtleitenden Körper bestehen vorzugsweise aus Polymethacrylat, insbesondere Plexiglas (eingetragene Schutzmarke).

In den Fig. 6 und 7 ist eine besonders vorteilhafte raumsparende konstruktive Ausgestaltung zur Prüfung der Querschnittsform von Textilgarnen dargestellt, welche auf dem Prinzip der in Fig. 5 dargestellten Einrichtung beruht. Sie besteht aus einem metallischen Gehäuse 20, das mit einem Deckel 21 verschlossen ist. Gehäuse und Deckel sind mit je einer Fadenführungsöse 22, 22' versehen, in welche das Textilgarn 24 durch den Schlitz 23 eingeführt wird. Die als Glühlampe 25 ausgebildete Lichtquelle, die aus Polymethacrylat bestehenden llichdeitenden Körper 3 und 8 sowie das photoelektrische Element 5 sind, wie gestrichelt angedeutet, im Gehäuse 20 angeordnet. Das im photo elektrischen Element 5 erzeugte Signal kann in bekannter Weise elektronisch verstärkt, mit Sollwerten verglichen und ausgewertet werden, indem z.

B. ein Zähler, eine Fadenabstell oder -abschneidevorrichtung betätigt wird.

Claims

PATENTANSPRUCH Elektro-optische Einrichtung zur Prüfung der Gleichmässigkeit der Querschnittsform von faden-, draht-, stab- oder rohrförmigen Gebilden, bei der der Prüfling durch einen zwischen mindestens einem Lichtsender und mindestens einem Lichtempfänger befindlichen Messraum hindurchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsender aus einem von einer Lichtquelle bestrahlten lichtleitenden Körper aus durchsichtigem Material besteht, der eine Selektion der einfallenden Lichtstrahlen durch Brechung, eine Umlenkung derselben mittels totalreflektierenden bzw. verspiegelten Flächen und eine Selektion der austretenden Strahlen mittels Brechung bewirkt, so dass der Messraum von mindestens zwei konzentrisch verlaufenden Bändern annähernd paralleler Licht strahlen ausgeleuchtet wird.

raum 2 in bezug auf eine durch deren Längsachsen gelegte Ebene symmetrisch verlaufende, brechende und totalreflektierende bzw. verspiegelte Flächen auf.

Bei den Einrichtungen gemäss den Fig. 1 und 2 ist der lichtleitende Körper 3 von gegeneinander geneigten ebenen Flächen begrenzt. Die Eintrittsflächen a der lichtleitenden Körper 3 lassen nur Strahlen eintreten, die innerhalb des durch die Brechungszahl des Materials bestimmten Grenzwinkels a auftreffen. Die glatten Flächen b reflektieren die Strahlen, die nicht innerhalb des Grenzwinkels auftreffen an den Stellen, die nicht auf dem optischschwarzen Gehäuse 6 aufliegen und die Austrittsflächen c lassen nur Strahlen innerhalb des Grenzwinkels a austreten. Dadurch entsteht im Messraum 2 eine Zone mit zwei bzw. drei sich kreuzenden Bändern 7, 7' bzw. 7" annähernd paralleler Lichtstrahlen.

Bei den Einrichtungen gemäss den Fig. 3-5 ist der lichtleitende Körper 3 von gewölbten Flächen begrenzt, wobei die Summe der Abstände jedes Punktes der Wölbung der totalreflektierenden bzw. verspiegelten Flächen b zum Zentrum der Lichtquelle 1 und zum Zentrum des Messraumes 2 einander gleich sind.

Ferner sind die Eintrittsfläche a und die Aus trittsfläche c je halbkreisförmig um die Längsachse der Lichtquelle 1 bzw. des Messraumes 2 gebogen.

Der Grenzwinkel a des verwendeten Materials bestimmt auch den minimalen Winkel zwischen dem eintreffenden und reflektierten Strahl bei vorbestimmter Totalreflexion. Die halbkreisförmig gebogenen Lichteintritts- und -austrittsflächen a und c bilden deshalb einen Kreissektor von 2 a. Die von der Lichtquelle 1 ausgesandten Strahlen treten mehr oder weniger radial durch die halbkreisförmig gebogene Fläche a in den Körper 3 ein, werden an den Flächen b totalreflektiert und gelangen durch die ebenfalls halbkreisförmig gebogene Fläche c in den Messraum 2.

Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 3 weist die halbkreisförmig gebogene Lichtaustrittsfläche c beliebig viele gewölbte Rippen 9 auf, welche bewirken, dass das aus dem Körper 3 austretende Licht in Form von Bändern 10 annähernd paralleler Lichtstrahlen auf den llchtelektrischen Empfänger 5 gelangt.

Bei der Ausführungsform gemäss Fig 4 ist zwischen dem Messraum 2 und dem Lichtempfänger 5 ein zum Körper 3 äquivalenter Körper 8 angeordnet, der die das Zentrum des Messraumes 2 passierenden Lichtstrahlenbündel (z. B. 11, 11') auf einen stabförmigen, lichtelektrischen Umsetzer 6' (z. B. einen lichtempfindlichen Halbleiter) leitet.

Die Fig. 5 zeigt eine ähnliche Einrichtung wie Fig. 4, jedoch mit dem Unterschied, dass beim lichtleitenden Körper 3 die flächen b rauh ausgebildet oder körnig verspiegelt sind (z. B. mit grobkörnigem UNTERANSPRÜCHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der lichtleitende Körper zwischen Lichtquelle und Messraum in bezug auf eine durch deren parallele Längsachsen gelegte Ebene symmetrisch verlaufende brechende und totalreflektierende bzw. verspiegelte Flächen aufweist.

2. Einrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der lichtleitende Körper von gegeneinander geneigten ebenen Flächen begrenzt ist.

3. Einrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der lichtleitende Körper von gewölbten Flächen begrenzt ist und dass die Summe der Abstände jedes Punktes der Wölbung der totalreflektierenden bzw. verspiegelten Flächen zum Zentrum der Lichtquelle und zum Zentrum des Messraumes einander gleich sind.

4. Einrichtung nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der lichtleitende Körper je halbkreisförmig um die zueinander parallelen Längsachsen der Lichtquelle und des Messraumes gebogene Lichteintritts- und Lichtaustrittsflächen aufweist.

5. Einrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung der totalreflektierenden bzw. verspiegelten Flächen kreisbogenför migist.

6. Einrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung der totalreflektie renden bzw. verspiegelten Flächen elliptisch ist.

7. Einrichtung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die halbkreisförmig gewölbte Lichtaustrittsfläche gewölbte Rippen aufweist.

8. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch kennzeichnet, dass die Abmessungen des Messraumes annähernd denjenigen der Lichtquelle entsprechen.

9. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der lichtleitende Körper rauhe, brechende und totalreflektierende bzw. körnige, verspiegelte, gewölbte Flächen aufweist.

10. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Messraum und dem Lichtempfänger ein weiterer gleichartiger lichtleitender Körper angeordnet ist, der die den Messraum passierenden Lichtstrahlen auf den Empfänger leitet.

11. Einrichtung nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtleitenden Körper aus Polymethacrylat bestehen.